劉聲遠

二戰(zhàn)中的場景。（效果圖）

第二次世界大戰(zhàn)（以下簡稱二戰(zhàn)）期間的1939年，德軍開始采用一種極具破壞力的新戰(zhàn)術——閃電戰(zhàn)。由德軍坦克和戰(zhàn)機執(zhí)行的閃電戰(zhàn)，令整個歐洲臣服于德國膝下。閃電戰(zhàn)就是突襲，它需要快捷通信。因此，無線電通信對于德軍的突襲計劃來說至關重要。當時，天空中每天都布滿德軍的無線電信號。為了征服歐洲，德軍最高司令部訓練了成千上萬名無線電報員。他們的任務是在任何狀況下解讀莫爾斯電報電碼。但這無疑存在一個問題：怎樣為這些電報信息保密？

“密碼學校”

為此，德軍采納了一種看似戰(zhàn)無不勝的加密機——恩尼格瑪機。恩尼格瑪機把電報信息中的字母一個一個亂排，最終形成的一串字母在敵方看來完全不知所云。但當接收方的德軍電報員（簡稱收報員）把加密信息輸入自己的恩尼格瑪機后，真實信息就會顯露出來。以這種方式，德軍的戰(zhàn)爭計劃一直以來被徹底保密。德軍總部從未動搖過自己對恩尼格瑪機保密性的信心。于是，他們把這種加密機部署到整個歐洲戰(zhàn)場的德軍部隊。

其實，早在二戰(zhàn)開始之前，隨著希特勒準備發(fā)動侵略戰(zhàn)，空中電波就充溢加密信息。破譯德軍密碼，成為一支英國特別情報部隊的首要任務。1938年，這支被稱為“政府密碼學?！钡牟筷?，搬進了位于英國首都倫敦以北大約80千米處的一座豪華別墅——布萊切利園。從這座別墅的頂樓房間，無線電報員與遍布英國的竊聽站保持聯絡，而這些竊聽站攔截的正是德軍的電報信息。布萊切利園在英軍中的代碼是“X站”，也是“政府密碼學?！钡拇Q。破譯恩尼格瑪機密碼無疑是一項巨大挑戰(zhàn)，需要天才。于是，“政府密碼學?！遍_始招募這方面的高手。最終，人類學家、埃及學家、古生物學家、律師、數學家和猜謎愛好者等各種背景的人進入了這所“學?！?。與英軍其他部門不同的是，在布萊切利園，軍事紀律、制服和官階都不重要，唯一重要的就是破解恩尼格瑪機密碼，越快越好。

二戰(zhàn)期間盟軍破譯恩尼格瑪機密碼的主要場所之一——布萊切利園。

數學家在破解恩尼格瑪機密碼的過程中起著很重要的作用，這是因為這種密碼的驚人復雜性。只有運用一種全新的解密手段，才可能破解這種密碼。但要想保證布萊切利園解密工作的成功，絕對保密也是必須的。就算是這支特別情報部隊中的一些人，當時也不知道自己的工作究竟是什么。其中一人回憶說，當時英軍擊落了一架德軍戰(zhàn)機，在機上發(fā)現的一本密碼冊被緊急送到布萊切利園。當時沒有用塑料袋之類的東西來包裝這本密碼冊，他拿到的這本密碼冊上有一大團血跡，血跡中央還未干。此時，他一下子意識到了自己的工作是什么。

狡猾機器

德軍之所以對恩尼格碼機信心百倍，是因為盡管它的基本原理很簡單，它卻能把信息以幾乎無窮無盡的方式亂排（加密）。在恩尼格瑪機的打字鍵盤上按下一個字母鍵，電流從鍵盤字母發(fā)出，經過插接板和一系列轉子，再經過插接板轉化（干擾）后，在亮燈字母盤上點亮一個與原輸入字母完全不同的字母。正因為這種加密方式的信息組合數為天文數字，所以德軍堅信恩尼格瑪機是絕對安全的。

事實上，恩尼格瑪機起初是作為一種商業(yè)加密裝置來研發(fā)的，并于20世紀20年代在英國倫敦注冊專利。德國銀行和鐵路是最早采用恩尼格瑪機的部門之一，但德軍很快就意識到了這種加密裝置的軍事價值。德軍戰(zhàn)地電報員每天都要從營地接收一套新指令來設置恩尼格瑪機。他們必須對指令做3重設置，以確保發(fā)報機和收報機能匹配。

第一重設置，是確定使用多個（通常為5個）轉子中的哪3個，以及確定這些轉子的使用順序。轉子是恩尼格瑪機最核心的加密部位之一，轉子內部有交叉連線系統(tǒng)。每個鍵盤字母傳來的電流經過每個轉子時，信號都會被干擾（改變）。

第二重設置，是改變每個轉子的連線。每個轉子上有A～Z這26個字母的觸點，收報員要確定使用每個轉子上的哪一個觸點。

第三重設置是設置插接板。發(fā)報員使用這套當日的秘密指令來設置恩尼格瑪機，對電報信息進行加密。插接板位于恩尼格瑪機鍵盤的前方，插接板上有26個插座，輸入鍵盤的字母被插接板轉換為另一個字母，這個字母與原輸入字母完全不同，而插接板轉換字母的組合總數也是天文數字。

當恩尼格瑪機設置好之后，信息被一個字母接一個字母進行轉換加密。加密后的信息通過莫爾斯電碼發(fā)給接收端的密碼員（收報員）。德軍之所以對恩尼格瑪機的保密性篤信不疑，首先是因為即使敵方譯碼員截獲了電報，那也只是得到了完全不知所云的一連串字母，要想破解這樣的加密電文需要極大的耐性。事實上，在“政府密碼學校”建立后的幾個月里，新招的譯碼員對這些電文一籌莫展。

圖為一臺德軍用三轉子恩尼格瑪機的接線板、鍵盤、顯示板和轉子。

這幅恩尼格瑪機原理圖是示了按下A鍵后機器如何將它顯示成D鍵（燈D發(fā)亮），而按下D鍵的同時燈A也會發(fā)亮，但按下A鍵永遠不會使燈A發(fā)亮。

恩尼格瑪機轉子工作原理圖。連續(xù)按兩次A鍵后，電流會流經所有轉子，通過反射器后分別向反方向流到G燈和C燈。注意：轉子上的灰色線條代表了其他可能的線路。連續(xù)按兩次A鍵會得到不同的結果，第一次得到的是G，第二次是C。這是因為在第一次按下A鍵后最右邊轉子會旋轉一點點，這就將A鍵發(fā)出的電流送到了一個完全不同的路線中。

首次破譯

對恩尼格碼機密碼的破解嘗試，早在二戰(zhàn)前就已開始。從1931年起，連續(xù)7個年頭，一名手頭缺錢的德軍文職人員秘密獲取了超過300份文件，其中包括恩尼格瑪機的指令和設置。最終他把這些文件賣給了法國秘密情報局，但法國譯碼員對這些文件沒什么興趣。接著，這些偷來的文件被提供給了英國秘密情報局。當時，布萊切利園不太相信恩尼格瑪機密碼能被破譯，于是禮貌地拒絕了這些文件。最終，這些文件落入波蘭人手中。

由于德軍對波蘭的入侵迫在眉睫，波蘭人對這些文件的態(tài)度截然不同。包括雷耶夫斯基在內的三位年輕的波蘭數學家，立即開始著手破解恩尼格瑪機。他們很快就意識到，必須首先搞清德國人怎樣連接恩尼格瑪機的打字鍵盤和第一個轉子。因為鍵盤上的任何字母鍵都可能與任何轉子連接，所以連線方式組合數難計其數。但如果波蘭人能破解這一連接，就有可能最終破解恩尼格瑪機密碼。

雷耶夫斯基在絞盡腦汁后靈光閃現：雖然轉子的選擇及轉子使用順序組合多得不計其數，但如果德國發(fā)電報密碼員（簡稱發(fā)報員）嫌太麻煩，會不會干脆就把轉子選擇及使用順序簡單設置成APED？他這么一試，果然成功了。就這樣，他一下就弄明白了恩尼格瑪機的內部連接方式。然而，1939年，就在入侵波蘭的當晚，德軍給恩尼格瑪機添加了更多轉子及轉子使用順序。這樣一來，波蘭人就不再能破譯德軍的任何密電。

絕望之下，波蘭邀請英國和法國官員參加在波蘭首都華沙附近森林里舉行的秘密會議。波蘭人介紹了自己之前是怎樣破解恩尼格瑪機的。英國人聞言目瞪口呆。這次會議舉行的幾周后，德軍占領了波蘭。波蘭譯碼員把自己仿制的恩尼格瑪機送給了布萊切利園。但因德國人增加了轉子數，這就意味著英國譯碼員的工作難度也極大。

雷耶夫斯基及其破解的恩尼格瑪機。

重要線索

隨著被截獲的德軍加密電報越來越多，英國譯碼員們終于開始找到一種把不可能化為可能的方法。這得從這些加密信息本身說起。英國軍方、郵局甚至倫敦警察局聯手，在全球多個地方建立了無線電竊聽站，統(tǒng)稱“Y站”。分布在全球各地的電報員全天候雷耶夫斯基及其破解的恩尼格瑪機不分晝夜，記下毫無意義的一組組加密字母。它們就是布萊切利園的原材料。

英國譯碼員破譯恩尼格瑪機密碼的途徑，始于波蘭人的另一項突破。德國人在設置恩尼格瑪機時遵循的特殊程序之一，被稱為“雙指示器”，而它正是恩尼格瑪機的軟肋。每天都有指令表，指示德軍電報員怎樣設置自己的恩尼格瑪機。這些指令包括轉子順序和每個轉子上的字母位置，以及怎樣連接插接板。同一網絡中的恩尼格瑪機必須設置相同，整個網絡才能運作。如果敵人截獲了指令表，就能解讀任何加密信息。為防止這一點，德軍采取了防范措施，那就是每條信息都有自己的秘密轉子設定，由電報員自己設置。首先，電報員必須隨機選擇3個字母，并且把它們非加密發(fā)給接收端的收報員，讓收報員同樣連接其恩尼格瑪機。接著，發(fā)報員必須把自己加密所用的真實信息設置條件告知收報員，但不能讓攔截者讀懂這些設置條件。為此，德軍使用恩尼格瑪機自身來隱藏這些信息設置。

譯碼員在布萊切利園中工作。（1943年照片）

于是，發(fā)報員加密第二組3個字母，作為機密信息本身的設置。例如，發(fā)報員想到的字母是SWJ，當其鍵入這3個字母時，亮燈鍵盤上點亮的是ITV。由于德軍擔心無線電傳輸的安全性，因此他們要求發(fā)報員鍵入信息設置兩次。這樣，發(fā)報員就鍵入SWJ SWJ，并記錄亮燈鍵盤上點亮的6個鍵。事實上，這是一個嚴重錯誤——密碼學中很忌諱重復。信息設置的重復，讓譯碼員得到了一條有助于破解密碼的線索。通過加密相同字母串兩次，德軍就在不經意中間接暴露了恩尼格瑪機的轉子設置。

很快又有了第二條線索。波蘭人注意到了恩尼格瑪機轉子工作方式中的一個特點。在截獲密電中的大約1/8，恩尼格瑪機將信息設置中的一個字母兩次轉換成同樣的加密字母。兩次發(fā)送信息設置這一錯誤，暴露了恩尼格瑪機的一個弱點。信息設置的目的是要產生隨機加密字母，但在一些特定條件下，恩尼格瑪機的加密遠遠沒有德軍所相信的那么隨機。其實，像恩尼格瑪機這樣的確定型加密機，不可能產生真正的隨機序列。

正是這個錯誤讓恩尼格瑪機露出了馬腳。布萊切利園稱這些重復字母為“雌性”。恩尼格瑪機只在一定的設置條件下才能產生“雌性”。如果譯碼員從這些“雌性”突破，就能找到當天的信息設置。譯碼員們制作了大量大卡片，卡片上以字母表格方式打出空洞，模擬能產生“雌性”的轉子位置。通過彼此重疊這些卡片，譯碼員就可能從轉子位置排列中找到恩尼格瑪機當天的轉子設置。當然，這樣的解碼工作非常繁重，常常需要多人通宵達旦合作。

首建成功

到了1941年春，地中海海戰(zhàn)升級。希特勒當時已經與意大利法西斯主義頭目墨索里尼媾和。這兩大魔頭夢想建立全球帝國。盟軍知道德國人把恩尼格瑪機給了意大利人。在嘗試破譯意大利密電的英國譯碼員中，有一位是19歲的列弗。有時，他要花整夜時間來假定三只不同轉子上的字母排列順序。列弗最終破譯了一份意大利電文：“今天零下3度?！眱H此而已。列弗等人由此得出意大利海軍將在3天后行動。但意大利人為什么會用這樣的電文來傳遞這個信息？沒有答案。

當時，由康寧漢姆指揮的英軍艦隊駐扎在埃及的亞歷山大港。布萊切利園的列弗等人截獲的一份電報，顯示了作戰(zhàn)命令、意大利巡洋艦和潛艇數量、艦艇前往方向等大量信息。意大利海軍艦隊當時正在向希臘海岸的馬塔潘角集結，計劃在午夜攻擊一支英國護航隊。埃及亞歷山大城是間諜窩子?？祵帩h姆面臨的難題是：怎樣依據這份密電行事，但又不會暴露他的計劃？如果他率領英國艦隊前往馬塔潘角，意大利人立刻就會知道。為了欺騙間諜們，他竟然來到亞歷山大城打起了高爾夫球，假裝自己要度周末。但到了夜里，他悄然領導英軍艦隊出海，前往意大利軍艦集結地。意大利人猝不及防。那一夜，意大利海軍丟失了接近3000名海軍精英。布萊切利園這回立下了第一個大功勞。

英國海軍因為馬塔潘戰(zhàn)役成為英雄，布萊切利園的名字卻從未被提起，這很正常。但康寧漢姆隨后來到布萊切利園，和譯碼員們共慶勝利。然而，德軍很快就下令不再兩次加密信息設置。這樣一來，布萊切利園的大卡片就報廢了。幾個月里，無情的轟炸變成英國人的家常便飯，閃電戰(zhàn)令英國人防不勝防。

英國海軍上將康寧漢姆。

馬塔潘戰(zhàn)役場景之一。

粗心泄密

在那血腥、黑暗的幾個月中，布萊切利園依然是英國首相丘吉爾的希望之一。如果能破譯敵人的核心機密，無疑能影響戰(zhàn)爭勝負。譯碼員們再度夜以繼日拼命工作，試圖破解恩尼格瑪機。他們分組進入布萊切利園不同房間，嘗試突破恩尼格瑪機的不同部分。其中，6號房集中精力破解德國納粹空軍的恩尼格瑪機。納粹空軍自詡技術先進，卻疏于保密。數月來，布萊切利園必須努力破解從德軍機場發(fā)給柏林空軍總部的密電。譯碼員們必須不分晝夜加緊干，因為希特勒正準備入侵英國。

布萊切利園6號房。

譯碼員在6號房內工作。

英軍譯碼員赫里維把目光轉向了恩尼格瑪機發(fā)報員。畢竟，有固定程序來讓每臺恩尼格瑪機準備好，以發(fā)送當天的密電。轉子和轉子上字母串位置的設定很重要。如果秘密指令沒有被嚴格遵循，整個系統(tǒng)的安全都會陷于風險。當發(fā)報員對恩尼格瑪機進行設定時，總是應該轉動轉子，讓轉子上的字母位置隨機化。發(fā)報員必須通過莫爾斯電碼，把3個隨機字母發(fā)給收報員，從而讓兩臺恩尼格瑪機有相同的初始設置。而赫里維意識到，如果發(fā)報員沒有像應該做的那樣轉動轉子，那么非加密傳輸的3個字母就是轉子位置的秘密設定。

Y站很快接到指令：密切關注每天攔截的最早一批密電，因為這是最可能出錯的時候。一旦這些密電到達，6號房立即調查它們的開頭字母串。有時候，德軍發(fā)報員在轉動轉子時心不在焉，只會轉一兩下，于是LWZ變成LYB或LUX。當譯碼員畫出每組字母后，他們就會開始尋找能揭示初始秘密設置的字母串。

赫里維的預感沒有錯。最終，譯碼員們找到了破解納粹空軍密碼的方法。他們破譯的密電內容，不會像“我們未來6個月會攻打……”這么直白。有一條看似只是隨機數字的電文，有譯碼員猜測：這會不會是地圖上的坐標？結果真的是機場坐標——德國人正在集中軍力，準備攻打英國機場。直到二戰(zhàn)最后一天，布萊切利園6號房每天都在破譯納粹空軍密電。他們不斷發(fā)現納粹空軍發(fā)報員犯下的各種類型的粗心錯誤。

為避免電文被破譯，德軍不得不每天隱藏信息設定。他們自認為找到了一種絕佳辦法：讓恩尼格瑪機自己隱藏設置。發(fā)報員此前已被告知要想出3個隨機字母作為轉子的初始設定，現在又被告知要再想出另外3個隨機字母鍵入恩尼格瑪機。對一條特定信息來說這是密鑰，由于密鑰也被加密，它們就能被完全保密地傳輸。從表面看，這真的是一個萬無一失的指示器，因為信息的真正設定（密鑰）被隱藏。然而，該指示器的缺點在于：把3個隨機字母的選擇權交給發(fā)報員，而發(fā)報員是人——人的行為不可能是隨機的。

6號房譯碼員很快就看出，納粹密電電文中兩組本該隨機的字母之間存在種種聯系。一旦譯碼員們看出了前3個未加密字母，他們就可能猜到加密的第二組3個字母。一個名叫沃爾特（WALTER）的德軍發(fā)報員在布萊切利園出了名，因為他每天都把轉子設置為自己名字的前三個字母（WAL），接著把他的女朋友克拉拉（KLARA）的名字前三個字母（KLA）設置為第二個字母串。另外，有德軍發(fā)報員把第一個字母串設置為HIT，第二個字母串設定為LER，加起來就是HITLER（希特勒）。還有人這樣設定：LON DON（LONDON倫敦）：MAD RID（MADRID馬德里）;BERLIN（BERLIN柏林）。在戰(zhàn)斗最激烈期間，有發(fā)報員用臟話前三個字母和后三個字母設置前后字母串。

兇惡海狼

雖然布萊切利園在破譯納粹空軍密電方面屢屢成功，但在破譯納粹海軍密電方面卻止步不前。到了1941年春，納粹潛艇在大西洋戰(zhàn)役中大顯淫威。被德軍擊沉的每一艘商船，都讓英國失去一批戰(zhàn)時急需物資。行動緩慢的商船隊頻繁往來于大西洋和美洲之間。美國當時尚未參戰(zhàn)，英國商船隊為英國提供一半的食品和所有燃油。盡管有護航隊，英國商船卻依然很容易淪為德國潛艇的攻擊對象。希特勒命令鄧尼茨上將摧毀英國的生命線。

鄧尼茨在法國海岸構建巨大的強化潛艇包圍圈。從這里，他的潛艇編隊能夠攻進大西洋。為襲擊商船隊，鄧尼茨把潛艇編隊組織成“狼群”，沿著特定巡邏線行動。當緩慢的商船隊穿越大西洋時，由30艘以上的潛艇組成的“狼群”就撲向它們。鄧尼茨通過海軍恩尼格瑪機發(fā)送的加密電文，控制他的“狼群”。因此，破譯納粹海軍密電是布萊切利園面臨的最大挑戰(zhàn)。如果破譯工作失敗，英國在大西洋戰(zhàn)役以及整場戰(zhàn)爭中都可能面臨敗局。

鄧尼茨上將對破譯納粹密碼做出了重大貢獻

英國科學家圖靈對破譯納粹密碼做出了重大貢獻

在破譯納粹海軍密電方面，領軍人物頭銜屬于天才數學家圖靈。圖靈22歲就成為英國劍橋大學的研究員，此后不久他就發(fā)明了計算機的雛形。布萊切利園自然是他發(fā)揮專長之地。在布萊切利園的一間閣樓屋里，圖靈開始研究納粹潛艇發(fā)出的密電。面對一堆亂七八糟的字母，圖靈推斷出了納粹海軍是怎樣隱藏其信息設置的。

與納粹空軍不同，納粹海軍在電文保密方面做得可謂滴水不漏。納粹海軍不是讓發(fā)報員自行隨機選擇設定信息的3個字母（密鑰）。雖然圖靈不知道納粹海軍密電程序，但他發(fā)現納粹海軍發(fā)報員每天從一套秘密表單中選擇當天的密鑰。另外，這些表單不是采用單個字母替換，而是采用雙字母組替換。后來得知，這些密碼采用被水打濕后立即褪色的紙張印刷。納粹海軍得到命令：一旦有任何困難，立即把密碼紙丟入海中，或至少浸入水中。

故事到此遠未結束。納粹密碼破譯之路依然漫長而復雜，請期待本刊下期將刊出的《破譯納粹密碼（下）》

恩尼格瑪機怎樣運作？

恩尼格瑪機在1919年首次被注冊專利。在經過多次改進后，這種密碼機被德國海軍（1926年）、德國陸軍（1928年）和德國空軍（1935年）采用。此外，它還被帝國反間諜機關、帝國保安部、德國鐵路局及德國其他政府部門采用。從被采用開始，一直到整個二戰(zhàn)期間甚至之后，它經過了多次優(yōu)化。直到1945年，一直有恩尼格瑪機操作程序變化方面的詳細記載。本文對恩尼格瑪機的簡介，只涵蓋它的最主要特點，而且只涉及少數類型的恩尼格瑪機。

恩尼格瑪機看起來像一臺打字機，但卻比普通打字機復雜許多，前者的轉子設置（對于60種轉子順序中的每一種來說）多達1.76萬種。而且，這還只不過是為了設置好恩尼格瑪機。以便于使用。

恩尼格瑪機只被用來加密和解密電文。恩尼格瑪機一般不能輸出電文，更不用說傳輸或接收電文。當密碼操作員（發(fā)報員或收報員）坐在恩尼格瑪機前面時，離他/她最近的是一個26字母鍵盤（字母排列與標準打字機一樣），不帶數字鍵和符號鍵。在這個鍵盤前面是亮燈鍵盤，實際上是26個圓形小窗（它們的排列與標準打字機一樣），每個小窗中都有個字母，字母可以被下方的燈泡點亮，每次只亮一個燈。在不少介紹恩尼格瑪機的書中出現的帶A～Z鍵盤的恩尼格瑪機，實際上是波蘭和法國的恩尼格瑪機仿制品，而非真正的恩尼格瑪機。

亮燈鍵盤后面是擾頻器單元，其左右兩端分別有一個固定輪，中間是3個轉子。右側固定輪是入口，這個輪子本身的左側是26個觸點（分別對應26個字母）。右側固定輪最終與最前方標準鍵盤上的按鍵相連。擾頻器單元的左端是同樣有26個觸點的反轉輪，它會干擾自己接收的電流，經由與電流進入線路不同的線路，把電流發(fā)回去。

恩尼格瑪機擾頻器單元的3只轉子是從一盒共5只轉子（代號分別為1～5）中選擇的。每個月都要為每天的轉子選擇作規(guī)定，還要規(guī)定轉子的相對順序，例如5-1-3或2-4-1。每個轉子本身右側是豎直排列的一圈被彈簧頂住的26個接頭，左側是水平排列的一圈26個接頭。隨著轉子旋轉，能產生持續(xù)和復雜變化的連接方式。每個轉子都包含不同的內部連線。轉子內圈的26個接頭對應26個字母或數字01-26。轉子內圈可旋轉和鎖定。轉子整體則在轉子窗狹縫內轉動。從窗口可看見字母A～Z。

這個簡化的圖表，顯示的是德國陸軍使用的典型三轉子恩尼格瑪機結構。為了簡潔明了，圖中略去了插接板引線。

每天對轉子內圈的設置規(guī)定被稱為“內圈順序”。發(fā)報員每次鍵入一個字母，擾頻器單元右側轉子轉動到26個觸點中的一個。在每26次轉動中。右側轉子有一次會達到“翻轉位”，此時中間轉子移動一格。當下一個字母被鍵入，而中間轉手到達自己的翻轉位，則中間轉子和左側轉子都移動。

后來，德國陸軍恩尼格瑪機的豎直面又添加了一個插接板。插接板上有26對插孔，按照標準26字母鍵盤排列。每對插孔可能被雙引線連接，例如C連接P，M連接Z。但有一些插孔（通常為6對）并不連線。

如前所述，發(fā)報員每次鍵入一個字母，右側轉子就轉動一格，而中間轉子和左側轉子隨之而動。隨著每個新字母（例如P）的鍵入，電流（通常由一只4.5伏內置電池提供，但有時候也采用外接電源）從按鍵下方的接頭流到插接板下方的插座（例如P），再經過引線流到另一個插座（例如L）?；蛘撸绻懊娴谝粋€插座（P）未連線。電流就不會流出。無論怎樣，電流都進入入口固定輪。固定輪不改變電流信號，但電流在通過每一個轉子的接頭時都可能被改變。電流到達反轉輪后再度被改變，在從反轉輪返回過程中又被轉子改變，再經過入口輪回到插接板。此后的電流線路取決于插座是否連線。無論怎樣，電流最終到達亮燈鍵盤，點亮一只燈泡（例如W）。對一臺標準的三轉子恩尼格瑪機來說，上述涉及可多次9次改變的轉碼過程看起來很麻煩，但這個過程的實際發(fā)生可以說是在瞬間完成的。必須注意，對于每一次新字母的鍵入來說，轉動哪怕一個轉子，都會為每個新字母添加一整套新的電流回路。

恩尼格瑪機上的插接板。

請注意，如果在恩尼格瑪機E鍵入一個字母（例如B），任何其他字母（例如T）都可能被點亮。如果繼續(xù)鍵入B。亮燈鍵盤可能點亮P、F、O、J、C……但絕不會點亮B。亮燈序列在1.69萬（26×25×26）次鍵入后才會重復，也就是在恩尼格瑪機內部機械回到最初的位置時。為避免重復，電文長度被限制在250個字母。

在恩尼格瑪機的基本設置中，以5個轉子備選為例，轉子排序一共有60種（5×4×3）。對每一種轉子排序來說，內圈設置有17576（26×26x26）種。如果有6個未連線插座，那么插座配對方式超過150萬億種。這樣一來，恩尼格瑪機每天的可能設置方式（密鑰）多得難以計數。但恩尼格瑪機并非完美，它實際上就是一種高級交換機。所有相同類型的恩尼格瑪機如果以相同方式設置，那么均產生相同的交換。在任何設置下，如果鍵入B而最終亮燈T，那么鍵入T一定會亮燈B。

被點亮的字母（圖中是Y），絕不會與在鍵盤上鍵入的字母相同。

盡管一個加密員自己就可能完成所有加密程序，但這個過程繁重而容易出錯。通常情況下，加密需要兩人來完成。一號加密員查看信號文本，比如以P開頭。鍵入P可能會亮燈M，二號加密員則把這一轉換記錄下來。一直記錄到文本的最后一個字母。接著，由發(fā)報員傳輸生成的加密信號。然而，第一步是設置恩尼格瑪機。

每個月，恩尼格瑪機操作指令都會規(guī)定對每天或更加頻繁的多個變量的改變。一個典型的當天“密鑰”給予加密員的指令，是加密程序的前三步：

（1）轉子順序：選擇將被使用的3只轉子及其排列順序。例如1-5-3：

（2）左中右轉子的內圈設置，例如06-20-24（對應字母FTX）。

（3）插接板交聯設置，例如U-A連接或P-F連接。

加密員照此設置他的恩尼格瑪機。在1940年4月末之前，加密員接著進行以下步驟：

（1）轉動3個轉子到隨機選擇的一個位置。這就是“指示器”代碼設置，例如JCM;

（2）兩次鍵入他自己隨機選擇的文本（訊息）設置代碼，例如BGZBGZ。加密后，得到“指示器”，例如TNUFDQ;

（3）他把轉子設定為BGZ，鍵入訊息（電文）明文，一個接一個字母得到加密電文。

發(fā)出的電文包括4個元素，如下：

（1）明文傳輸的電報報頭，包括呼號、始點時間、電文字母數，之后是密碼員自己選擇的指示器設置代碼，例如JCM：

（2）一個五字母串（包含兩個復雜字符），接著是三字母“判別式”，例如JEu，目的是區(qū)分不同類型的恩尼格瑪機通信量，并且顯示正在使用哪幾套密鑰（操作指令設置）：

恩尼格瑪機上，供閱讀加密訊息字母的窗口。

（3）六字母指示器，例如TNUFDQ;

（4）經過加密的信號電文，呈現為五字母串形式。

一旦信號電文被傳輸出去，電文交給接收端密碼員（其恩尼格瑪機的轉子已按照前述01-03步驟設置），他就會把轉子移動到JCM位置，鍵入TNUFDQ，讀到加密結果BGZBGZ。他再把轉子設置為BGZ，鍵出解密后的明電文。他的助手會依次記下每一個字母。

1940年5月1日后，上述程序被改變。有可能德國密碼學權威終于意識到，訊息設置的雙加密所代表的泄密風險遠遠超過其好處。從那一天起，隨機選擇的訊息設置（例如BGZ）只被鍵入一次。得到加密字母TNU（而不是TNUFDQ）。

讀者朋友注意，前面的描述僅僅針對二戰(zhàn)期間德國陸軍和空軍所使用的標準的恩尼格瑪機。德國海軍在此基礎上，把備選轉子數量從5個增加到了8個。1942年2月1日，他們又在反轉輪旁邊添加了另一個可設置轉子，這就是四轉子恩尼格瑪機（下圖）o德國鐵路、警察和郵政部門繼續(xù)使用舊式恩尼格瑪機。德國反間諜機關使用更高版本、但沒有插接板的恩尼格瑪機，加密程序與以往不同，尤其是每天指定轉子內圈設置，而不再隨機選擇。某些恩尼格瑪機有28字母鍵盤和轉予設置。但傳說中的29轉子恩尼格瑪機是不存在的。

傳統(tǒng)型號恩尼格瑪機只有三個轉子。

后期的恩尼格瑪機出現四個轉子。